Кои вредни ултравиолетови дължини на вълната филтрират предимно кварцовите тръби с допинг на церий?

При разработването на медицински или стерилизационни устройства инженерите често дават приоритет на мерките за безопасност срещу вредно излагане на светлина от медицински източници. Това се счита за въпрос с висока степен на съответствие по време на разработването на продукта.

Възможностите за капсулиращи материали, блокиращи ултравиолетовите лъчи, обаче са ограничени. Материалът трябва да позволява висока пропускливост на видимата светлина, без да пречи на работата на терапевтичния лазер, като същевременно филтрира вредното UV лъчение. Освен това той трябва да е траен и устойчив на високи температури и радиация - например CO₂ лазерите (10 600 nm) и Er:YAG лазерите (2940 nm), използвани при аблация на тумори или премахване на белези, обикновено работят при 100-300 °C, като изпаряват тъканта чрез интензивно поглъщане от водните молекули.

Един от най-добрите налични в търговската мрежа материали е кварцовата тръба, легирана с церий, като например тези, предлагани от totalquartzworks.com в серията им UV блок кварцови тръби. Тези тръби използват цериеви йони (Ce³⁺/Ce⁴⁺), за да абсорбират силно вредните UV ленти.

1. Филтрирани UV дължини на вълната

Тип UV	Обхват на дължината на вълната	Свързан риск	Ефект на филтриране
UVC	100-280 nm	Причинява тежки увреждания на кожата и очите; нарушава ДНК	Висока абсорбция, особено при 200-280 nm; почти пълно блокиране
UVB	280-315 nm	Води до слънчево изгаряне и увеличава риска от рак на кожата	Частично поглъщане; силен ефект от 280-300 nm, по-слаб над 300 nm
UVA	315-400 nm	Прониква дълбоко, като причинява стареене на кожата и пигментация	Слаба абсорбция; често се допълва с покрития като TiO₂

2. Основни приложения

Медицински и стерилизационни устройства:
Използват се като прозорци за наблюдение в бактерицидни лампи (напр. 254 nm), като позволяват пропускане на видима светлина и същевременно блокират UVC, за да предпазят потребителите.

Полупроводникова литография:
Филтрира късовълновата ултравиолетова светлина от ексимерни или живачни лампи (напр. 193 nm, 248 nm), за да намали уврежданията от блуждаеща светлина.

аерокосмическа и ядрена промишленост:
Екранира вредното UV лъчение в среди с висока радиация, като същевременно запазва оптичната си прозрачност.

3. Предимства и ограничения

Предимства:

• Висока пропускливост на видимата светлина (400-700 nm)
• Отлична устойчивост на топлина и радиация
• По-дълъг живот в сравнение с органичните UV филтри като PMMA

Ограничения:

• Слабо блокиране на UVA; често се изисква съпътстващо легиране или повърхностни покрития
• Производителността на филтрацията зависи от равномерността на допирането, което изисква прецизно производство

4. Сравнение с други материали за UV филтри

Материал	Ефективен обхват на филтриране	Ограничения
Кварцова тръба, легирана с церий	100-300 nm	Слаб за UVA
Стандартно кварцово стъкло	Под 200 nm	Неефективни за UVC/UVB
Боросиликатно стъкло	Под 300 nm	Ниска абсорбция, нужда от голяма дебелина
Органични UV филтри	Настройва се по формула	Бързо стареене, устойчивост на ниски температури

Резюме

Кварцовите тръби, легирани с церий, са идеални за блокиране на късовълновата ултравиолетова радиация (UVC и част от UVB), особено в среда с висока температура и високо излъчване. За по-широка защита, като например екраниране на UV лъчите в пълен обхват в приложения за лична хигиена или потребителски приложения, се препоръчва комбиниране с други материали.